Svi smo upoznati s helijem – onim čarobnim plinom koji napuhuje balone i čini ih da lebde, ili pak onim neizostavnim sastojkom u naprednim medicinskim uređajima poput magnetske rezonancije. No, rijetko se zapitamo odakle zapravo dolazi ovaj plemeniti plin. Iznenađujuće, značajan dio globalne proizvodnje helija potječe iz procesa vađenja prirodnog plina. Ovaj članak otkriva kako se helij, kao vrijedan nusprodukt, uspijeva izdvojiti iz zemnih dubina i doći do nas.
Sadržaj...
Helij: Više od plina za balone
Helij (He) je drugi najlakši kemijski element u periodnom sustavu i pripada skupini plemenitih plinova. Njegova iznimna kemijska inertnost, odnosno vrlo slaba sklonost reakcijama s drugim tvarima, čini ga nezamjenjivim u brojnim industrijskim i znanstvenim primjenama. Bez boje je, bez mirisa i okusa, a ono što je najvažnije za sigurnost, nije zapaljiv, što ga čini daleko sigurnijim izborom od, primjerice, vodika. Helij također ima najnižu točku vrelišta od svih poznatih elemenata, što znači da ostaje u plinovitom stanju čak i pri ekstremno niskim temperaturama. Ova ga karakteristika čini ključnim za hlađenje supravodljivih magneta u uređajima za magnetsku rezonanciju (MRI), kao i u mnogim sofisticiranim znanstvenim istraživanjima koja zahtijevaju ultra-niske temperature.
Porijeklo helija u Zemljinoj kori
Tajanstveni put helija započinje duboko u Zemljinoj kori, u geološkim formacijama bogatim radioaktivnim elementima poput urana i torija. Ovi elementi, kroz proces prirodnog radioaktivnog raspada koji traje milijunima godina, oslobađaju alfa-čestice. Ono što je fascinantno jest da su te alfa-čestice zapravo jezgre atoma helija. Tijekom svog dugog putovanja kroz stijene, ove jezgre prikupe elektrone i pretvaraju se u stabilne atome helija. Budući da helij ne reagira s okolnim mineralima i stijenama, on se postupno nakuplja u podzemnim “džepovima” ili rezervoarima. Često se događa da se ti rezervoari helija nalaze u istim geološkim strukturama koje zadržavaju i prirodni plin, što otvara mogućnost njihovog zajedničkog vađenja.
Vađenje i odvajanje helija iz prirodnog plina
Prirodni plin, koji se primarno sastoji od metana, često sadrži i male, ali ekonomski značajne, koncentracije helija. Upravo te koncentracije čine njegovo vađenje iz ležišta prirodnog plina isplativim. Proces započinje standardnom ekstrakcijom sirovog prirodnog plina iz podzemnih ležišta. Nakon što je plin izvučen na površinu, prolazi kroz niz složenih i energetski intenzivnih postupaka pročišćavanja. Cilj ovih postupaka je uklanjanje neželjenih primjesa poput vode, ugljičnog dioksida, sumpornih spojeva i težih ugljikovodika. Ključni korak u dobivanju čistog helija je takozvano kriogeno odvajanje. Ovaj proces uključuje iznimno snažno hlađenje prirodnog plina do vrlo niskih temperatura. Na tim niskim temperaturama, različite komponente plina počinju se kondenzirati i odvajati na temelju njihovih različitih točaka vrelišta. Metan i drugi ugljikovodici pretvaraju se u tekućinu pri višim temperaturama u usporedbi s helijem, koji ostaje u plinovitom stanju čak i pri najnižim temperaturama postignutim u procesu. Na taj način, helij se uspješno odvaja od ostalih plinova.
Proces pročišćavanja i skladištenja
Nakon inicijalnog kriogenog odvajanja, dobiveni helij još uvijek nije u potpunosti čist. Sadrži tragove drugih plinova, pa je potrebno dodatno pročišćavanje. To se obično postiže korištenjem adsorpcijskih materijala koji selektivno vežu preostale nečistoće. Konačni proizvod je helij visoke čistoće, spreman za transport i upotrebu. Zbog svoje niske točke vrelišta, helij se transportira u posebnim, izoliranim
